广西砂质高岭土提纯试验研究.docx

2014年中国非金属矿科技与市场交流大会广西砂质高岭土提纯试验研究管俊芳，曾刚，曾伟能，杨增良，高惠民(1武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北武汉430070；2北海高岭科技有限公司，广西北海536126)摘要：以广西某地砂质高岭土矿为研究对象，在工艺矿物学研究的基础上，采用水力旋流器进行提纯试验，结果表明，试 验进浆质量分数为21函75啪、西50mm和函25mm水力旋流器适宜的进料压力分别为015肝a、020肝a和O20归a。25嘞 旋流器溢流产品满足橡塑工业用二级要求(XT一2)，25唧旋流器底流产品达到陶瓷工业用三级(TC一3)和椽塑工业用二 级(XT一2)标准中75m和函50哪旋流器底流产品经磨剥后满足陶瓷工业用三级(TC一3)和橡塑工业用二级(XT一2)要求。关键词：高岭土；提纯：水力旋流器：试验研究高岭土选矿提纯工艺依矿石类型而定，硬质高岭土或高岭岩一般可直接将原矿破碎和根据应用领域对产 品细度的要求进行磨矿和分级【H；砂质和软质高岭土一般采用湿法选矿工艺5。6】。捣浆工艺是在较高的矿浆浓 度下强力搅拌和擦洗，使高岭土与石英砂充分分离，之后可通过螺旋分级机脱去粗砂，用水力旋流器分选脱 除细粒石英、长石等细砂杂质，利用卧式螺旋离心机进行分级【78l。广西某矿区砂质高岭土主要矿物为高岭石， 还有石英、白云母和斜长石等。为更好地开发该地区高岭资源，满足国内外市场需求，在工艺矿物学研究 的基础上，对该矿进行水力旋流器选矿提纯试验，从而确定合理的选矿工艺流程，最大限度地提高该矿的综合利用率。1 试验部分11原料 砂质高岭土采自广西某矿区，用手触摸有明显粗砂触感，肉眼观察原矿呈浅红色，用偏光显微镜观察主要为高岭石、石英和白云母。原矿化学成分()为：Si02，7428：A1203，1672；Fe203，091；FeO，018； MgO，013；CaO，005；Na20，0042；K20，126；Ti02，0089：P205，0036；Mno，0012；H20。，030； 烧失量，592；TFe203，11 1；S，001l；Cu，00017。原矿经捣浆除砂后作为旋流器入料，其一2pm含量为706， 自然白度为5341。由显微镜观察、x射线衍射物相分析可知，高岭土的主要矿物组成()是：石英，50；高岭石，32；白 云母(水化白云母)，11；斜长石，5；少量的赤铁矿、褐铁矿、金红石，三者共含2；其他矿物，1。矿石工 艺矿物学研究表明，原矿中45肛rn粒级含量较低，仅为4503。产率最大的是一20+10肛m粒级，达到2471， 其次为一10+5um粒级，产率为768，一5+2“m和一2m粒级产率分别为058和147，+45肛m以上6个级别大部 分为脉石矿物，产率最高的为+1500肛m级别，高达2319，其次为一1500+560斗m粒级，含量为1433。综合 分析得出，20um产率较高，达到3444，适宜用水力旋流器进行分级。12试剂及仪器设备六偏磷酸钠，分析纯，天津市瑞金特化学品有限公司。XDT-30L型捣浆桶，天津矿山仪器厂；搅拌 桶，武汉市安顺输送机械厂；水力旋流器，威海海王水力旋流器公司；GLS-101B型激光粒度分布仪，丹东仪 表研究所；YQz一48A型白度仪，杭州轻通仪器开发公司。13试验流程高岭石主要是在0045mm粒级中富集，确定选矿提纯工艺流程为：原矿_捣浆一除砂一西75mm水力旋流 器一多50nlm水力旋流器_中25mm水力旋流器。2014年中国非金属矿科技与市场交流大会2结果与讨论高岭土捣浆质量分数为50，分散剂六偏磷酸钠用量为12k酣，捣浆时间为10r11in，除砂后，粒度小于 0045mm高岭土，采用多75、中50、西25n1IIl水力旋流器进行提纯试验。21水力旋流器进料压力试验 西75mm水力旋流器，沉砂口直径为3mm，进浆质量分数为21，进料压力为015MPa、020MPa、025MPa，分级试验结果见表l。从表1可知，进浆压力为015MPa时提纯效果最好。A1203含量由3230提高到3504， 高岭石明显富集；Si02、K20和Ti02含量相对减少，铁含量从184上升到193。由工艺矿物学研究可知， 铁杂质在高岭土中主要有3种赋存状态：高岭石晶格结构中的结构铁、白云母晶格结构中的结构铁和细粒铁矿 物。其中粗粒石英中基本不含铁。原矿经过捣浆除砂和咖75nlIIl水力旋流器分级，除去了大量粗粒石英，因此， 分级产品中铁含量提高。采用西50nlrn水力旋流器对中75nlrIl旋流器溢流(进浆压力025MPa)进行分级，提高产品中A1203含量。沉砂口直径为2Im，进浆质量分数为173，改变进浆压力分别为020MPa、025MPa、030MPa进行分级试验。由表l可知，经过多50n瑚水力旋流器再次分级，A1203含量由3494提高到35813599，高岭石含量进一 步提高，Si02含量由4702降低至45894607。随进浆压力的增加，溢流产品A1203含量变化不大，产率 基本不变。溢流中Fe203含量也相应提高，Fe203从194提高到197r一201，Ti02保持不变。确定西50n蚰水 力旋流器分级适宜的进浆压力为020MPa。采用多25nlIIl水力旋流器对西50咖旋流器溢流(进浆压力020MPa)产品进行分级，沉砂口直径为1mm，进浆质量分数为21，改变进料压力分别为O20MPa、O30MPa、040MPa进行分级试验。由表l可知，A1203 含量由3588提高到35813616，高岭石含量提高，Si02含量由4603降至45194541。随进浆压力的增加，多25删脉力旋流器溢流产品A1203含量基本不变，产率略有降低。溢流中Fe203含量相应提高，Fe203从201提高到223232，Ti02为O12，保持不变。在04MPa压力条件下，A1203含量可达到3616，但 其他指标(Fe203等)不理想，且产率不高，确定较适宜的压力为020MPa。22进浆质量分数对比试验为进一步确定进浆质量分数对分级效果的影响，在进浆质量分数为13和21的条件下做对比试验，确定 西75mm水力旋流器、多50nllIl水力旋流器和西25n1IIl水力旋流器进浆压力分别为015MPa、020MPa和020MPa， 分级试验结果分别见表2和表3。从表2可知，溢流产品中A1203含量从原矿的3230先增加到3606，后减少为3537，底流产品中铝含 量逐渐增加；Si02在溢流和底流中的含量均逐渐减少；TFe203含量在溢流产品中逐渐增加，在底流中依次减 少：除了钾在底流和溢流中均减少外，其他元素变化不明显。从表3可知，铝含量在溢流中变化不大，在底流 中逐渐提高。Si02含量在底流和溢流产品中均逐渐减少，全铁含量在溢流中依次增加，K20含量在溢流中逐渐 减少，其他元素含量变化不大。主要原因可能是铁在细粒级富集，且云母含量略有下降。综合分析可知，进浆质量分数对A1203、Si02、Fe203、Ti02等含量影响不大。随着进浆质量分数从13增 加到21，咖75mm旋流器溢流产率从2459上升到2930，中50mm旋流器溢流产率从1625增加到1990， 多25mm旋流器溢流产率从1000上升到1217。溢流产品中2pm含量均略有下降。综合考虑，确定适宜的进 浆质量分数为21。1992014年中国非金属矿科技与市场交流大会表1水力旋流器分级试验结果水力旋作业产总产率白度2um含量， 样品名称流器型袁慌脱慌Si02A1203TFe203Na20K20Ti02进料100 3595534 706 507932_318401223014 O15一溢流 8151 29354512684726 3504193015216O12 015底流 18496655026636 2022144O292O23中75合计 100 3595沉砂口 O20一溢流 7865 2827 5491488 4688 3441 191 O15 217 O12 直径 020底流 2135 7685066519 2453158O0127802l 3mm 合计 100 3595O25溢流78092807552149647023494194O14215O12025底流219l78849864232289148005283O21合计1003595进料10028肼552157247023494194O14215O12020一溢流7089199545199l4589358l197015192O12020底流291l81754949773282187O1227lO12 西50合计loo28074607沉砂口 O25一溢流 7275 204253720154956 3599201016189012直径 025底流 2725 7655513214175O09284O12 2mm 合计 loo 2807030一溢流722l20275432056460335882OlO1419012O30一底流277978554959325176O1428012合计1002807进料1002027551 1974603358820lO14 19O12 O 20溢流6005 12175542287454l358l223018167012020底流39958I56146963599l，68O08225O12 西25合计1002027沉砂口 030溢流 560611365452185 4519358l227O18163O12直径 030底流 4394 89l5574713597168009224012 l r11111合计100 2027040溢流5353108553122934532361623202163012O40一底流46479425746853556165O0722lO12合计10020272002014年中国非金属矿科技与市场交流大会表2进浆质量分数1 3分级试验结果含量样品名称作业产率，总产率-2I崩Si02A1203TFe203Na20K20Ti02咖75进料looOO3595706507932_30184O12230014中75015溢流6839245918194670356l193O16190O13中75-o15底流316l113659642514165003317016合计100003595咖50-o20一溢流66101625205l45763606212O18158012中50020底流339083448533473156O12252015合计100002459中25m20溢流6154lO0028“45063537233O22138012咖25020底流384662546883716178012190O12合计100001625表3进浆质量分数21分级试验结果作业产率溢流含量M样品名称总产率，膈一2um惕Si02A1203TFe203Na20K20Ti02中75进料100003595706507932t30184O12230014中75015溢流815l2930126847263504193015216012中75o15一底流184966566362022144000292O23合计100003595西50-020溢流70891990199l45893581197O15192012西50020一底流291l8174977328218701227lO12合计lOOOO2807中25O20溢流600512172287454l358l233O18167012中25-o-20一底流399581046963599168O08225012合计lOO00202723推荐工艺流程水力旋流器提纯试验结果表明，进浆压力对西75、咖50、西25舢嗾流器溢流产品的A1203、Si02、Fe203、Ti02含量影响不大。确定进浆压力分别为015MPa、020MPa、020MPa：尽管西25rIlrn旋流器溢流产率降低， 沉砂中A1203含量较高，但是经过西25咖n旋流器的粒度较细，且进浆质量分数为13和21时，溢流中一2岫含 量分别为2844和2287，一5+2pm含量达到40，10m达到90以上。确定适宜的水力旋流器提纯试验工艺 条件为：矿浆经捣浆后，进浆质量分数为2l，采用西75、西50和多25lm三级水力旋流器直接分级，进浆压力 分别为015MPa、O20MPa和020MPa。经过多25mm旋流器的溢流产品可达到高岭土国家标准 (GBT145632008)橡塑工业用二级要求(xT2)，但未达到陶瓷工业用三级标准(TC3)要求(TFe203含量小于180)，因而可直接作为橡塑填料产品出售；就5mm旋流器底流产品因其含铁量低(小于180)粒度较细，可达到陶瓷工业用三级(TC3)要求和橡塑工业用二级(xT2)标准：经过西75和50mm旋流器 的底流产品l经磨剥后可达到陶瓷工业用三级(TC3)和橡塑工业用二级(xT2)要求；捣浆后的粗砂可作 为建筑用造型用料。该高岭土经三级水力旋流器提纯后，含铁量较高，要达到搪瓷和涂料等更高要求，建议 采用高梯度磁选、煅烧和漂白等除杂工艺，以最大限度提高该高岭土的利用价值，推荐工艺流程见图1。2012014年中国非金属矿科技与市场交流大会原r溢演产品底汲产品2图1选矿提纯推荐工艺流程3结论高岭土经过多75mm水力旋流器、西50mm水力旋流器和税5mm水力旋流器分级提纯时，最适宜的进浆压 力分别为015MPa、020MPa和020MPa，适宜进浆质量分数均为21。该高岭土经水力旋流器提纯后，吐眨5mm 旋流器的溢流产品满足橡塑工业用二级要求(XT2)；疹25mm旋流器的底流产品达到陶瓷工业用三级(TC3) 和橡塑工业用二级(XT-2)标准；底流产品l经磨剥后满足陶瓷工业用三级(TC3)要求和橡